DE2708339B1 - Schmitt-Trigger fuer hohe Schaltgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

• Zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des Schmitt-Triggers entsprechend der F i g. I sei zunächst angenommen, daß der Transistor T 1 leitet und der Transistor T2 sperrt. In diesem Falle betragen die Ausgangsspannungen beispielsweise UA = - -Oß V und UA etwa OV. In diesem Zustand erzeugt der dritte Transistor T3 am Emitteranschluß des Transistors T2 die als Referenzspannung wirkende Spannung UR Steigt die Eingangsspannung UE ungefähr auf den Wert der Referenzspannung UR an, dann beginnt der zweite Transistor T2 ebenfalls zu leiten. Dadurch fällt das Potential am Kollektoranschluß des Transistors T2 ab, wodurch außerdem über den Emitterfolgertransistor T3 ein Abfallen der Referenzspannung UR bewirkt wird, Durch das Abfallen der Referenzspannung UR wird das Einschalten des Transistors T2 weiter beschleunigt Bei Überschreiten einer oberen Umschaltschwellenspannung UE 1 am Eingang setzt ein Kippvor- gang ein, nach dessen Abschluß der Transistor T2 leitet, während die Transistoren T I und T3 gesperrt sind. Der Spannungswert für UE 1 beträgt etwa - 1,2 Volt, die weitere Erhöhung der Eingangsspannung in Richtung positiver Potentiale über diesen Wert bleibt wirkungslos.
• Bei einer Verringerung der Eingangsspannung kippt der Schmitt-Trigger in den ursprünglichen Zustand zurück. Aufgrund der vorhandenen Rückkopplung erfolgt dieser Vorgang des Zurückkippens bei einer negativeren Eingangsspannung, die als untere Umschaltschwellenspannung UE2 bezeichnet werden soll.
• Der Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent gibt also, ebenso wie die anderen bekannten Schmitt-Trigger bestimmte Ausgangsimpulse ab, sofern die Eingangsspannung die eingestellten Schwellenwerte über- und wieder unterschreitet. Die Ausgangsimpulsnanken werden im Zeitpunkt des Über- bzw. Unterschreitens der Schwellenspannungen erzeugt. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß die abgegebenen Ausgangsimpulsfianken durch die Eingangsspannung verändernde Störspannungen hinsichtlich ihrer zeitlichen Lage stark verfälscht werden können. Bei den bekannten Schmitt-Triggern ist es deshalb erforderlich, zusätzliche Schalteinrichtungen vorzusehen, die die zeitliche Lage der Ausgangsimpulsflanken des Schmitt-Triggers in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Zeitraster korrigieren.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, im Hinblick auf eine Verringerung des Aufwandes einen Schmitt-Trigger der eingangs erwähnten Art dahingehend weiter zu entwickeln, daß zusätzlich eine zeitmäßige Steuerung der Ausgangsimpulsfianken des Schmitt-Triggers möglich ist.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als erster Transistor ein Multiemittertransistor mit mindestens 2 Emitteranschlüssen vorgesehen ist, die jeweils getrennt über einen achten und neunten Widerstand mit der Betriebsspannung ( - U) verbunden sind, daß der eine der beiden Emitteranschlüsse des ersten Transistors mit den Emitteranschlüssen eines vierten und eines fünften Transistors und der andere der beiden Emitteranschlüsse mit den Emitteranschlüssen eines sechsten und eines siebenten Transistors verbunden ist, daß die Kollektoranschlüsse des vierten, fünften, sechsten und siebenten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden sind und daß der Basisanschluß des vierten Transistors mit dem Kollektoranschluß des ersten Transistors, der Basisanschluß des fünften Transistors mit dem Takteingang, der Basisanschluß des sechsten Transistors mit dem Eingang für den inversen Takt und der Basisanschluß des siebenten Transistors mit dem Signaleingang verbunden ist. Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Schmitt-Triggers besteht darin, daß die hohe mögliche Schaltgeschwindigkeit des Schmitt-Triggers nach dem Hauptpatent nicht verringert wird und auch der erfindungsgemäße Schmitt-Trigger für sehr hohe Schaltgeschwindigkeiten geeignet ist.
• Eine im I hinblick auf die leichte Integrierbarkeit bevorzugte Ausführung des Schmitt-Triggers nach der Erfindung besteht darin, daß mindestens einer der Widerstände durch eine Transistorstrecke ersetzt ist.
• Im Hinblick auf den geringen Aufwand und die sehr hohe Schaltgeschwindigkeit ist es von besonderem Vorteil, den erfindungsgemäßen Schmitt-Trigger als Impulsregenerator in mit Pulscodemodulation betriebenen Nachrichtenübertragungssystem einzusetzen.
• Die Erfindung soll anhand der Zeichnung im folgenden noch näher erläutert werden. Dabei zeigt F i g. 1 einen Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent und F i g. 2 einen Schmitt-Trigger gemäß der Erfindung.
• Der Schmitt-Trigger entsprechend F i g. list in der Einleitung und im Hauptpatent bereits erläutert worden, so daß an dieser Stelle auf weitere Ausführungen dazu verzichtet wird.
• Der in der F i g. 2 dargestellte Schmitt-Trigger entspricht in seinem Aufbau in vielen Punkten dem Schmitt-Trigger entsprechend der F i g. 1, es sind also in beiden Fällen zwei Transistoren vorgesehen, deren Basisanschlüsse miteinander und über einen Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden sind, deren Emitteranschlüsse über Widerstände mit dem Anschluß für die Betriebsspannung - U verbunden sind, deren Kollektoranschlüsse mit den Ausgangsanschlüssen verbunden und außerdem über Widerstände R 16, R 18 mit dem Bezugspotential 0 verbunden sind und es ist ebenfalls ein weiterer Transistor vorgesehen, dessen Basisanschluß mit dem Anschluß iÇ für das inverse Ausgangssignal verbunden ist, dessen Kollektoranschluß mit dem Bezugspotential 0 verbunden ist und dessen Emitteranschluß über einen Widerstand R 15 mit dem aus den Widerständen R 11 und R 14 gebildeten Emitterwiderstand des einen Transistors Tl2 der beiden Stromschaltertransistoren verbunden ist. In Weiterbildung des Schmitt-Triggers nach der F i g. list der andere Transistor T11 der beiden Stromschaltertransistoren als Multiemittertransistoren mit zwei Emitteranschlüssen angeführt, wobei die beiden Emitteranschlüsse über die Widerstände R 12 bzw. R 13 mit dem Anschluß für die Betriebsspannung - U verbunden sind. Außerdem ist der eine Emitteranschluß des Transistors Tal 1 mit den beiden Emitteranschlüssen der zusätzlich vorgesehenen Transistoren T14, T15 verbunden. Während die Kollektoranschlüsse dieser Transistoren mit dem Bezugspotential 0 verbunden sind, ist der Basisanschluß des Transistors T14 mit dem Kollektoranschluß des Transistors T11, also mit dem Anschluß für den Ausgangsanschluß A und der Basisanschluß des Transistors T15 mit dem Eingang C für das Taktsignal verbunden. Der andere Emitteranschluß des Transistors T11 ist mit den Emitteranschlüssen der Transistoren T16 und T17 verbunden, deren Kollektoranschlüsse an das Bezugspotential Null geführt sind. Der Basisanschluß des Transistors T16 ist mit dem Anschluß Cfür das inverse Taktsignal und der Basisanschluß des Transistors T17 ist mit dem Signaleingang Edes Schmitt-Triggers verbunden Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schltlitt-Triggers entsprechend der Fig.2 sei zunächst angenommen, daß der aktive Taktzustand vorliegt, daß also am Eingang C und damit am Basisanschluß des Transistors T15 ein diesen Transistor einschaltender Taktimpuls liegt, während am Eingang C also am Basisanschluß des Transistors T16, kein Impuls anliegt.
• In diesem Fall ist der mit den Transistoren T14 und T15 verbundene Emitter des Transistors T11 gesperrt, so daß in diesem Fall die Schaltung wie ein Schmitt-Trigger entsprechend dem Hauptpatent arbeitet. Das am Eingang E anliegende Eingangssignal bestimmt während dieses Taktzustandes gemäß der hystereseförmigen Übertragungskennlinie die Spannung am Signalausgang A. Wechselt nun der Takt, erscheint also am Anschluß C ein Taktimpuls, während der Impuls am Anschluß Cverschwindet, dann wird in diesem als passiv bezeichneten Taktzustand der Signaleingang Egesperrt und durch den mit den Transistoren T14 und T1S verbundenen Emitter des Transistors T 11 in Verbindung mit dem Rückkopplungstransistor der jeweils letzte logische Zustand des Schmitt-Triggers gespeichert An dem Ausgangsanschluß A wird damit der Zustand des Schmitt-Triggers unabhängig von eintreffenden Änderungen des Eingangssignals bis zum nächsten aktiven Taktzustand beibehalten. Damit ist erreicht, daß die vom Eingangssignal abhängigen Ausgangssignale des Schmitt-Triggers durch das Taktsignal synchronisiert sind.
• In einem Ausführungsbeispiel wurden bei einer Betriebsspannung von -5,3 Volt handelsübliche npn- Mikrowellen-Transistoren verwendet, im Falle des Transistors T 11 handelt es sich dabei um zwei parallelgeschaltete Exemplare. Für die Widerstände R 11, R 12, R 13 wurden Widerstandswerte von je 270 Ohm gewählt, während der Wert der Widerstände R 16, R 18 bei 50 Ohm, der des Widerstandes R 14 bei 50 Ohm, der des Widerstandes R 15 bei 20 Ohm und der des Widerstandes R 17 bei 1,5 kOhm lag. Dadurch konnten Schaltflanken im Subnanosekundenbereich erzielt werden und die Eignung des beschriebenen Schmitt-Triggers zur Regenerierung von PCM-Signalen mit besonders hohen Bitraten nachgewiesen werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schmitt-Trigger für hohe Schaltgeschwindigkeiten mit einer mindestens zwei Transistoren enthaltenden Logikschaltung und einem, zwischen einen der Ausgänge und einen der Eingänge geschalteten, eine positive Rückkopplung bewirkenden Transistor, bei dem ein erster Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektoranschluß mit einem ersten Signalausgang und über einen ersten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des ersten Transistors mit einem Signaleingang und über einen vierten Widerstand mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist, bei dem der Basisanschluß des erstcn Transistors mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors und über einen dritten Widerstand mit dem Anschluß für das Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des zweiten Transistors mit einem zweiten Signalausgang, mit dem Basisanschluß des dritten Transistors und über einen zweiten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des dritten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des zweiten Transistors über einen fünften Widerstand mit dem einen Anschluß eines sechsten Widerstandes und mit einem Anschluß eines siebenten Widerstandes verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Emitteranschluß des dritten Transistors verbunden ist, bei dem der andere Anschluß des sechsten Widerstandes mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist und bei dem der fünfte Widerstand und der siebente Widerstand zur Einstellung jeweils einer der beiden Umschaltschwellspannungen des Triggereinganges in ihrem Widerstandswert zwischen Null und einem Maximalwert einstellbar ist nach Patent2543 141, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Transistor (T 11) ein Multiemittertransistor mit mindestens 2 Emitteranschlüssen vorgesehen ist, die jeweils getrennt über einen achten und neunten Widerstand (R 12, R 13) mit der Betriebsspannung (- U) verbunden sind, daß der eine der beiden Emitteranschlüsse des ersten Transistors mit den Emitteranschlüssen eines vierten und eines fünften Transistors (T14, T1S) und der andere der beiden Emitteranschlüsse mit den Emitteranschlüssen eines sechsten und eines siebenten Transistors (T16, T17) verbunden ist, daß die Kollektoranschlüsse des vierten, fünften, sechsten und siebenten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden sind und daß der Basisanschluß des vierten Transistors (T 14) mit dem Kollektoranschluß des ersten Transistors (Tlil 1), des Basisanschlusses des fünften Transistors (TtS) mit dem Takteingang (C1 der der Basisanschluß des sechsten Transistors (T 16) mit dem Eingang (C) für den inversen Takt und der Basisanschluß des siebenten Transistors (T17) mit dem Signaleingang (E)verbunden ist.
2. 2. Schmitt-Trigger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Widerstände durch eine Transistorstrecke ersetzt ist 3. Schmitt-Trigger nach Patentanspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Impulsregenerator.

   Die Erfindung bezieht sich auf einen Schmitt-Trigger für hohe Schaltgeschwindigkeiten mit einer mindestens zwei Transistoren enthaltenden Logikschaltung und einem zwischen einen der Ausgänge und einen der Eingänge geschalteten, eine positive Rückkopplung bewirkenden Transistor, bei dem ein erster Transistor vorgesehen ist, dessen Kollektoranschluß mit einem ersten Signalausgang und über einen ersten Widerstand mit dem Bezugspotential verbundes ist, bei dem der Emitteranschluß des ersten Transistors mit einem Signaleingang und über einen vierten Widerstand mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist, bei dem der Basisanschluß des ersten Transistors mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors und über einen dritten Widerstand mit dem Anschluß für das Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des zweiten Transistors mit einem zweiten Signalausgang, mit dem Basisanschluß des dritten Transistors und über einen zweiten Widerstand mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Kollektoranschluß des dritten Transistors mit dem Bezugspotential verbunden ist, bei dem der Emitteranschluß des zweiten Transistors über einen fünften Widerstand mit dem einen Anschluß eines sechsten Widerstandes und mit einem Anschluß eines siebenten Widerstandes verbunden ist, dessen anderer Anschluß mit dem Emitteranschluß des dritten Transistors verbunden ist, bei dem der andere Anschluß des sechsten Widerstandes mit dem Anschluß für die Betriebsspannung verbunden ist und bei dem der fünfte Widerstand und der siebente Widerstand zur Einstellung jeweils einer der beiden Umschaltschwellspannungen des Triggereinganges in ihrem Widerstandswert zwischen Null und einem Maximalwert einstellbar sind.

   Ein derartiger Schmitt-Trigger ist im Hauptpatent 25 43 141 beschrieben und zur Erläuterung nochmals in der Fig. 1 dargestellt. Er besteht aus den beiden als Stromschalter wirkenden Transistoren T1 und T2 mit einem zusätzlichen Rückkopplungsweg über den als Emitterfolger geschalteten Transistor T
3. 3. Über diesen Transistor wird das Signal vom Kollektoranschluß des Transistors T2 an den Emitteranschluß des Transistors T2 zurückgeführt. Durch diese Rückkopplung entsteht eine hystereseförmige Übertragungskennlinie für die Ausgangsspannung an den Ausgängen A bzw. A in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Schmitt-Triggers. Bei Überschreiten einer oberen bzw. beim Unterschreiten einer unteren Umschaltschwellenspannung am Eingang des Schmitt-Triggers ändern sich dessen Ausgangsspannungen sprungartig.